全 文 ：文章编号:1007-2284(2011)08-0077-03
隔沟交替灌溉在高原夏菜莴笋上的应用研究
王志伟 ,张玉鑫 ,王晓巍 ,张俊峰 ,赵　鹏
(甘肃省农业科学院蔬菜研究所 ,兰州 730070)
　　摘　要:在甘肃河西走廊高海拔冷凉区以莴笋“太原笋”为试材 ,研究了常规沟灌(CFI)、固定隔沟灌溉(FFI)、隔沟交
替灌溉(AFI)对莴笋生长 、生理特性 、产量及水分利用效率的影响。结果表明 , 隔沟交替灌溉(AFI)模式下莴笋的茎粗 、
茎重 、产量 、叶片净光合速率 、蒸腾速率与常规沟灌(CFI)模式下无显著差异。 AFI 较 CFI 节水 22.2%、水分利用率提高
26.9%, 实现了经济产量不降低。莴笋上应用隔沟交替灌溉技术具有较大的节水潜力。
　　关键词:莴笋;隔沟交替灌溉;产量;水分利用效率;高海拔冷凉区
　　中图分类号:S275.3　　　文献标识码:A
The Growth ,Yield ,Asparagus Lettuce and Water Use Efficiency in Alternate Furrow Irrigation
WANGZhi-wei , ZHANG Yu-xin , WANG Xiao-wei , ZHANGJun-feng , ZHAO Peng
(Vegetable Research Institute , Gansu Academy of Ag ricultural Sciences , Lanzhou 730070 , China)
Abstract:To explo re new high-ef ficient wa te r-saving ir rig ation methods in arid areas , a fie ld experiment is car ried out to investig ate
the effects of alternate furrow irriga tion on the g row th , physio log ical charac te ristics , yield and wa te r use efficiency of aspa ragus let-
tuce in high-a ltitude arid ar eas of H exi Cor rido r.P lanting is applied with three partial roo t zone ir rig ation methods.i.e.convention-
al furrow ir rig ation(CFI ,), fixed furrow ir rig ation (FF I w atered), and alternate furrow irrigation (AFI).The results show that
AF I has no significant effect on stem diameter s , stem w eights , y ields , pho tosynthesis r ates , transpiration r ates.AFI reduces the
luxurious transpira tion without much reduction in pho tosynthetic rates , r esulting in higher w ater use efficiency.Furthe rmo re , about
more than 22% of w ater can be saved , while wa te r use efficiency is increased by 26.9% as compared with CFI.It is concluded that
AF I is a feasible method of asparagus le ttuce cultiv ation in high-altitude arid area s in Hexi Co r ridor.
Key words:a sparagus lettuce;alte rna te fur row irrigation;yield;w ater use efficiency;high-altitude cold ar ea
收稿日期:2011-06-10
基金项目:国家科技支撑计划项目(2007BAD52B01)。
作者简介:王志伟(1973-), 男 ,副研究员 , 研究方向为蔬菜栽培生
理。 E-mai l:gsw zw@163.com。
通讯作者:王晓巍 , 男 ,研究员 , 主要从事作物节水和蔬菜栽培研
究。 E-mai l:w xw 5420@sina.com。
　　西北内陆地区是中国面积较大的干旱 、半干旱地区 , 其年
平均降雨量严重不足。水资源的日益紧缺已经迫切地需要减
少农业灌溉用水量 ,以保证农业的可持续发展[ 1] 。沟灌是一种
古老的地面灌溉技术 , 存在着灌溉水利用率低 、浪费严重等问
题。改变传统的丰水灌溉习惯 , 根据作物的生长发育特点 , 采
用限水灌溉或调亏灌溉等非充分灌溉技术 , 把有限的水量在作
物生育内进行最优分配 ,是提高有限灌溉水资源利用率和利用
效率的重要举措[ 2] 。控制性根系分区交替灌溉是在植物某些
生育期或全部生育期交替对部分根区进行正常的灌溉 ,其余根
区则受到人为的水分胁迫的灌溉模式 , 是常规灌溉思路的新突
破。诸多研究表明 ,根系分区交替灌溉可减少作物营养生长冗
余 ,大量节水而不减产或减产幅度较小 , 而且使作物的品质得
以改善[ 3-8] 。隔沟交替灌溉是作物根系分区交替灌溉技术在
田间的一种实现形式 ,是目前最具有推广应用前景的节水灌溉
技术[ 9] 。采用隔沟交替灌溉 ,从空间上充分考虑植物根系的调
节功能 ,既是对目前常规沟灌技术的重大改进与提高 , 同时又
具有明显的减少棵间土壤蒸发 、降低作物蒸腾和充分利用天然
降雨的优点 ,而作物的产量或品质基本不受影响 , 甚至还略有
提高或改善[ 10-12] 。同传统的沟灌相比 , 隔沟交替灌溉水分利
用效率明显提高 ,节省水量达 1/3 以上[ 13] 。
莴笋是甘肃省“西菜东调”的主要高原夏菜种类之一 , 2009
年全省种植面积 0.235 万 hm2 , 产量 8.78 万 t。 莴笋生产中主
要采用垄植沟灌的栽培方式 ,适宜应用隔沟交替灌溉的节水技
77中国农村水利水电· 2011 年第 8 期
术。本试验在前人研究的基础上 ,研究不同沟灌模式对莴笋生
长 、产量和水分利用效率的调控效应 , 探讨莴笋应用隔沟交替
灌溉技术的潜力和可行性 ,为该技术在高原夏菜作物上的推广
和应用提供理论依据。
1　材料与方法
1.1　试验区概况
试验于 2009 年 5 月-8 月在甘肃省永昌县焦家庄乡红庙
墩村四组进行。试验地海拔 1 996 m , 气候属大陆性冷凉干旱
气候 ,年平均气温 4.8 ℃, 年降水量 188 mm ,无霜期 130 d , 年
日照时数 2 933 h。试验地土壤为灌漠土 , 土壤体积质量 1.47
t/ m3 ,田间最大持水量为 23.1%。
1.2　试验设计
供试莴笋品种为太原笋。试验设置常规沟灌(CFI)、隔沟
交替灌溉(AFI)、固定隔沟灌溉(FFI)3 种灌水模式 , 每个处理
3 次重复 ,各小区随机排列 ,小区面积为 30 m2 ,小区四周均以 2
层塑料薄膜相隔 , 隔离深度为 60 cm , 以防水分侧渗。灌水时
CFI处理每条灌水沟均灌水;AFI 处理本次灌 1、3 沟 , 下次灌
2 、4 沟;FFI 处理始终灌 1、3 沟 , 其余沟不灌水。采用覆膜垄植
沟灌 ,沟深 20 cm , 沟宽 30 cm , 垄宽 40 cm , 覆膜后每垄种两
行 ,株距为 35 cm。从播种至出苗保证土壤水分充足 , 确保植株
成活和试验处理的一致性。定苗后开始水分处理 , CFI 灌水量
是保持土壤含水量上下限为田间持水量 90%～ 70%的灌水量 ,
计划湿润土层深度为 40 cm。 CFI 灌溉灌水量计算公式为:田
间持水量(%)×0.2×土壤体积质量×土壤计划层深度 ×
666.7 m2 , AFI 和 FF I灌水量为 CFI的 2/ 3。各灌水量由灌水
软管末端的水表控制 , 各处理锄草 、施肥等田间管理措施保持
一致。各处理的灌溉时间和水量如表 1 所示。
表 1　不同灌水模式的莴苣全生育期灌水情况
Tab.1 Detail s of irrigation treatments on asparagus lettuce during growing stages
灌水处理 灌水时间(月-日)与灌水定额/(m
3· hm-2)
05-08 05-28 06-09 06-19 07-06 07-28
总灌水量/
(m3· hm-2)
灌水次数
(No.)
常规沟灌 CFI 270 270 270 270 270 270 1575 6
隔沟交替灌溉 AFI 270 270 180 180 180 180 1275 6
隔沟固定灌溉 FFI 270 270 180 180 180 180 1275 6
注:CFI-Conven tional fu rrow irrigat ion;A FI-Alternative furrow i rrigation;FFI-Fix ed fu rrow irrigation。
1.3　测定项目与方法
(1)生长状况。处理前和处理后及试验期间对作物各个重
要生育时期和该时期高峰出现的时间进行观察 、记录。采收时
测定株高 、茎粗 、单重和产量。
(2)光合 、蒸腾速率。在莲座期晴朗无云天气条件下用便携
式光合测定系统(CID-310 ,美国)测定各处理功能叶的瞬时净光
合速率 、蒸腾速率和气孔导度。每个处理 5 个重复 ,每次重复测
定 5株 ,每叶记录 5 组稳定读数。单叶水平的水分利用效率用
叶片通过蒸腾消耗一定量的水所同化的 CO2 量来表示 ,即:
WUEL = Pn/ Tr
式中:WUE L 为单叶水分利用效率;Pn 、Tr 分别代表光合速率
和蒸腾速率。
(3)脯氨酸含量。采用磺基水杨酸法测定[ 14] 。
(4)可溶性糖含量。采用蒽酮比色法测定[ 14] 。
(5)WUEY 为产量水分利用效率=产量/总灌水量。
1.4　数据处理
利用 SPSS13.0 统计软件进行单因素方差分析 , 差异显著
性测验采用 Duncan 法 , 作图软件为 Excel。
2　结果与分析
2.1　不同灌溉模式对莴笋生长的影响
隔沟交替灌溉(AFI)和隔沟固定灌溉(FF I)显著降低了莴
笋的株高 、单株重和茎长(表 2)。隔沟交替灌溉模式下莴笋茎
粗 、茎重与常规沟灌模式下无显著差异 , 但显著大于隔沟固定
灌溉模式。
2.2　不同灌溉模式对莴笋叶片光合速率 、蒸腾速率以
及水分利用效率的影响
　　由表 3 可知 , AFI 灌溉模式下莴笋叶片净光合速率 、蒸腾
表 2　不同灌溉模式下莴笋生长的指标
Tab.2 Changes of asparagus lettuce plant growth under
different irrigation methods
处理 株高/
cm
单株重/
kg
茎粗/
cm
茎长/
cm
茎重/
k g
CFI 65.0 a 1.46 a 6.85 a 40.7 a 1.20 a
AFI 63.4 b 1.32 b 6.61 ab 39.1 b 1.18 ab
FFI 62.6 b 1.24 b 6.39 b 38.7 b 1.11 b
　注:同列数据后不同字母表示 5%显著水平。
速率与 CFI无显著差异 , 气孔导度显著小于 CFI , 水分利用率
有所增加 ,但与 CFI无显著差异。 FFI 灌溉模式显著降低了莴
笋叶片净光合速率 、水分利用率。说明 , AFI 处理通过降低莴
笋叶片气孔导度 ,防止严重失水 , 尽可能地实现对水分利用的
最优化 ,这符合 Cow an 提出了植物体水分利用的气孔最优调
节理论[ 15] 。
表 3　不同灌溉模式下莴笋叶片光合速率 、蒸腾速率与瞬时水分利用效率
Tab.3 Photosynthetic rate , transpiration rate , stomatal conductance
and water use efficiency of asparagus lettuce leaves under
different irrigation methods
处理
净光合速率
Pn/(μmol·
m-2 · s-1)
蒸腾速率 Tr/
(mm ol·m-2
· s-1)
气孔导度 Gs/
(mmol·
m -2· s -1)
水分利用效率
WUE L/(μmol
·mmol-1)
CFI 7.0 a 3.0 b 198.9 a 2.3 ab
AFI 7.2 a 2.9 b 118.6 b 2.5 a
FFI 6.4 b 3.8 a 128.8 b 1.7 b
78 隔沟交替灌溉在高原夏菜莴笋上的应用研究 　　王志伟　张玉鑫　王晓巍　等
2.3　不同灌溉模式对莴笋叶片脯氨酸和可溶性糖含
量的影响
　　AFI灌溉模式下莴笋莲座期叶片脯氨酸 、可溶性糖含量与
CFI灌溉模式下差异不显著;在肉质茎膨大期 , AFI脯氨酸含
量显著高于 CFI ,可溶性糖含量与CFI差异不显著(图1 、图 2)。
FFI 灌溉模式下莴笋莲座期 、茎膨大期叶片中脯氨酸与可溶性
糖含量均显著高于 CFI。表明 , AFI、FFI 灌溉模式下莴笋受到
一定的水分胁迫后 ,自身产生和积累渗透调节剂如脯氨酸 、可
溶性糖等 ,细胞水势得以降低 , 不仅避免细胞脱水 , 而且有利于
从外界环境中获得水分 ,增强生理抗旱能力。
图 1　不同灌溉方式对莴笋脯氨酸含量的影响
Fig.1 Prol ine content in asparagus lettuce leaves
under di fferent irrigation methods
图 2　不同灌溉方式对莴笋可溶性糖含量的影响
Fig.2 Soluble sugar content in asparagus lettuce
leaves under different irrigation methods
2.4　不同灌溉模式对莴笋经济性状和水分利用效率
的影响
　　由表 4 可看出 , AFI、FF I 灌溉模式下总灌水量为 CFI 的
77.8%, 减少了 360 m3/ hm2 , 水分利用率分别比 CFI 提高了
26.9%和 18.5%。 AFI 灌溉模式下莴笋产量为 80 227.5 kg/
hm2 , 与 CFI 差异不显著;FF I灌溉模式下莴笋产量显著低于
CFI ,较对照减少 7.8%, 产值减少了 4 183.5 元/ hm2 。这说明
AFI灌溉模式在灌水量减少 22.2%的条件下 ,可实现莴笋产量
不降低。
表4　不同灌溉模式对莴笋经济性状和水分利用效率的影响
Tab.4 Effects of different irrigation methods on economic trai ts
and water use efficiency of asparagus lettuce
处理 总灌水量/(m3 · hm-2)产量/(k g· hm
-2) 产值/(元· hm -2)
水分利用效率
WUE Y/(k g·m-3)
CFI 1 575 81 345.0 a 65 076.0 50.2
AFI 1 275 80 227.5 ab 64 182.0 63.7
FFI 1 275 74 997.0 b 59 998.5 59.5
3　讨　论
隔沟交替灌溉是控制性分根交替灌溉技术在田间的一种
实现形式 ,该技术从作物的生理特性出发 , 通过水分在作物根
区空间的优化分配和根源脱落酸(ABA)对叶片气孔开度的调
控作用达到提高作物水分利用效率和改善品质的目的[ 9] 。 本
试验结果表明 ,隔沟交替灌溉模式(AFI)下莴笋茎粗 、茎重 、产
量与常规沟灌模式(CFI)下无显著差异 , 总灌水量为 CFI 的
77.8%, 水分利用率比 CFI 提高了 26.9%;脯氨酸和可溶性糖
含量较 CFI明显提高;叶片净光合速率 、蒸腾速率与 CFI 无显
著差异 ,气孔导度显著小于 CFI , 单叶瞬时水分利用效率明显
提高。隔沟固定灌溉(FFI)显著降低了莴笋的株高 、单株重 、茎
重和产量 ,显著提高了脯氨酸和可溶性糖含量 , 叶片净光合速
率 、气孔导度 、单叶瞬时水分利用效率显著低于 CFI。 由此推
测 ,隔沟交替灌溉和隔沟固定灌溉模式下产生了一定强度的干
旱胁迫 ,限制了莴笋植株细胞的伸长生长。隔沟交替灌溉始终
在植株生长的两侧有一定的含水量差 , 总有一侧根系处于相对
缺水状况 ,该区域根系水分胁迫后合成的 ABA 可随蒸腾流运
至地上部 ,促使气孔关闭 , 使叶片气孔导度下降 , 从而减少“奢
侈”的蒸腾损失并不会影响光合生产 , 使水分利用效率大大提
高。隔沟固定灌溉的莴笋植株由于一部分根系长期处于干燥
状态 ,导致根系活力下降 , 使后期莴笋植株体内水分亏缺相对
严重 ,非气孔因素占据主导地位 , 其光合速率较低。
隔沟交替灌溉可以诱发莴笋叶片的水分保护机制 , 在不降
低光合速率的条件下 ,提高叶片水平和产量水平的水分利用效
率 ,实现了灌水量减少 22.2%, 经济产量不降低。在高海拔冷
凉干旱区莴笋上应用隔沟交替灌溉技术具有较大的节水潜力 ,
该技术可以在西北旱区主要蔬菜作物上推广应用。 ◆
参考文献:
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(下转第 82页)
79隔沟交替灌溉在高原夏菜莴笋上的应用研究 　　王志伟　张玉鑫　王晓巍　等
的 、捆住其他的 、调动农民的 、吸引社会的” 。一方面积极力争
国家财政对农田水利建设的专门拨款 , 另一方面由村级机构出
面组织村民投资投力积极兴建山平塘 , 这样即可以推动新农村
建设 ,又能促进了“三农”问题的解决 ,统筹城乡发展。就本区
情况看:一是要全面整修现有山塘水利设施。根据衡阳市现有
的山塘水利状况 ,挖掘内部潜力是山塘水利建设的主攻方向。
以尽快地速度根治病险山塘 , 确保其安全运行。 同时集中精
力 、财力 、物力 , 整治山坪塘 , 使山坪塘呈现由小变大 、由浅变
深 、由坏变好的新面貌。还要因地制宜地更新设备 , 逐渐实现
水利工程达到设计的标准。二是在有条件的地方 , 适当兴建一
些山塘水利工程 ,建立一批大 、中 、小型相结合 ,蓄 、引 、排 、灌相
配套的水利工程网络。三是大搞农田基本建设 ,形成田成方 、
树成行 、渠成网的农田生态系统;建设大面积旱涝保收的吨粮
田和较大面积的优质经济作物基地 , 采取以水治旱 、以林蓄水 ,
提高区域旱涝保收能力 ,促进农田生态系统的可持续发展。
3.2　大力推广机械化清淤 ,促进山平塘安全运行
衡阳市山平塘清淤增容已泊在眉睫 , 如果用传统的人力挑
运 ,仅祁东县山平塘的淤泥需投入 1.3 亿个劳动工日 , 需要 10
万个劳动力连续作业 135 天 ,因此依靠人工清淤是一项劳动强
度大 ,工作效率低 , 占用时间长的巨大工程。同时清淤期间 , 池
塘不能蓄水 、养鱼 , 对农村经济带来巨大影响 ,况且当今农村多
数精壮劳力外出打工 ,实际上人工清淤已无可能。由此可见加
强机械化清淤已刻不容缓。为此衡阳市政府针对山平塘淤积
现状 ,有计划科学地安排资金购买机械设备 , 以乡镇为单位 , 组
建专业机械化清淤队或专业化清淤公司 , 适当收取清淤作业
费 ,用于人员工资 、设备维修更新。同时由县级农机管理局牵
头 ,县级农机技术推广站为主 , 成立机械化清淤服务组织 ,具体
负责人员培训 、设备引进 、示范表演 、信息传递 、技术咨询及维
修服务等工作 ,保证清淤工作的顺利开展和投入资金的安全运
行及效益发挥。
3.3　完善管理机制 ,实现山平塘的现代化管理
现代化山平塘管理 ,应该在摸清山平塘现状与总结以往经
验教训的基础上 ,结合新形势 、新任务 、新要求 , 以市场经济为
导向 ,坚持统一管理 、分级负责 、专管与群管相结合及依法管理
的原则 ,建立健全产权清晰 、权责明确 、政事分开 、管理科学的
体系[ 7] ,从而逐步实现山平塘管理的现代化。为此首先要加强
山平塘的调研工作 ,建立山平塘管理信息系统。 建议衡阳市政
府成立农村山平塘调研队 , 认真开展山平塘的实地调查工作 ,
建立山塘的档案资料 ,详细记载山塘建造年份 、工程技术参数 、
责任人 、管理单位 、基本情况 、现状图片等 , 建立山塘水库信息
报汛制度 ,制定应急抢险预案;同时要针对各个山塘的实际 , 建
立可行的巡查制度 , 以便能及时发现问题 , 处理问题 , 赢得时
间 ,确保山塘的安全运行。二是建立山塘水库安全监督机制和
责任追究制度。所有山平塘安全管理实行政府行政首长责任
制 、管理单位及其他所有者责任制 、水行政主管部门责任制 , 并
逐塘 、逐库明确安全监督责任人和监督内容 , 实行专人管理责
任。明确所在行政村的村主要负责人是山平塘的直接责任人 ,
承担山平塘的管护责任 ,对安全工作负全责。三是积极探索新
的管理机制和运行模式。 按照“产权明析 , 责任明确 , 谁管理 、
谁受益”的方针 , 结合当地实际情况 ,积极创新山平塘经营管理
体制和运作模式。如对山塘采取租赁 、承包 、股份合作的形式
进行管理 ,实现所有权和经营权的分离 , 从机制上放活山平塘
的经营管理权 ,明确山塘经营管理者的权利 、义务和责任 ,保证
改制后山塘水库的功能 、用途基本不变 , 保证山塘水库得到正
常的维护和管理。水行政主管部门继续加大对山平塘安全检
查力度 ,对问题较为严重的山平塘进行挂牌督办 、限期整改。
此外还要不定期对农户进行培训学习 , 让农户明白科学管理山
平塘的重要性 ,掌握山平塘管理的相关知识与技巧 , 从而实现
山平塘的有效管理。 ◆
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82 我国南方山平塘建设管理存在的问题及对策———以湖南省衡阳市为例　　刘兰芳　谭青山　谭秉霖